京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
教程贴:如何用方程式写春联_数据分析师
如何在春节坐在电脑前也很有过年气氛?尤其是面对着家里还是 Windows XP 的桌电。我翻到了一篇文章,介绍 GrafEq 这套付费但可无限试用且只支持到 Windows XP 和 OS 9.2 的古董级数学绘图软件。
我们这就拿它来做一点实验。
首先打入 x^2+y^2<25。会看到一个半径为 5 的圆
若想要这个圆方一点,可以打 x^6+y^6<25,不过这就太方了
x^4+y^4<25 倒是刚刚好
现在我想在它身上挖个洞,于是想到要在不等式左边减掉一个在原点值很大、但是出原点就迅速变小的函数。
例如 1/(x^4+y^4) 就是这样的函数,它在 x, y 很小的时候有很小的分母、所以函数值很大,但是 x, y 变大之后四次方会让分母变大得很快,所以函数值就变得微不足道地小。
现在 x^4+y^4+1/(x^4+y^4)<25 的图案长这样。
能不能让洞大一些呢?当然可以,把分子的 1 改成 100 就好
x^4+y^4+100/(x^4+y^4)<25 的图案长这样
能不能让洞只出现在上半部呢?当然也可以,将分母的 y 用 2y-2 取代
现在的式子是:x^4+y^4+100/(x^4+ (2y-2)^4)<25

不过看起来有点勉强啊,毕竟 100/(x^4+ (2y-2)^4) 在左上角和右上角的地方降得不够快,和正在变大的 x^4+y^4 相加之后,函数值比 25 小的地方显得有点细(快不见得右上角和左上角)。我们可以从下面这张图看到在该函数在 x=y 这条线上的行为,因为我们要看沿着斜 45 度角这条线上的笔画粗细。
我们现在考虑的是 f (x,y)= x^4+y^4+100/(x^4+ (2y-2)^4) 这个函数,要把它画出来需要三维空间,这里却只有两维,不得已只好取函数在 x=y 这条线上面的样子,于是上图的纵坐标代表 f(x,y)= x^4+y^4+100/(x^4+ (2y-2)^4) 函数的值,横坐标则是 x=y 这条线,往左是原图的左下角往右是原图的右上角,至于浅浅那条横线代表不等号右边的 25,于是在该线下方的函数值对应到被涂黑的部分,该线上方的函数值对应到留白的部分。
当然,缩放过了,你知道如何用 GrafEq 画出这张图吗?
我的答案是
(-5y+2(x/4)^4+100/((x/4)^4+ (2(x/4)-2)^4))(-5y+25)=0
为了让那个地方粗一些,我们决定在分母动手脚,让它在左上角和右上角不要增加太快,方法是让 y=1 附近的分母变大,例如把分母 x^4+ (2y-2)^4 再加上 (2y-1)^2,这会让 x=y 上的行为变成
(-5y+2(x/4)^4+100/((x/4)^4+ (2(x/4)-2)^4+ (2(x/4)-1)^2))(-5y+25)=0
而 x^4+y^4+100/(x^4+ (2y-2)^4+ (2y-1)^2)<25 则变成
可爱多了,忍不住想再戳第二个洞
x^4+y^4+100/(x^4+ (2y-2)^4+ (2y-1)^2) +100/(x^4+ (2y+2)^4+ (2y+1)^2)<25
一个「日字」就完成了
可以再画其他笔画吗?没有问题,只要调整 x, y 前面的系数与常数,我们可以在任何位置画上任意长度
例如 -1/((y+3)^4+ (x/15)^4)-1/((y+4)^4+ (x/15)^4)-1/((y+5)^4+ (x/15)^4)<-100
(知道这三条分别对应到哪一项吗?)
将上式的左边放到还没挖洞的函数里
x^4+y^4-1/((y+3)^4+ (x/15)^4)-1/((y+4)^4+ (x/15)^4)-1/((y+5)^4+ (x/15)^4)<25
会发现这三条的粗细和长度都变了,离原点越远也就是越下面的笔画就会越细。这是因为离原点越远的话x^4+y^4 就越大,所以扣掉 XX 分之一之后就越容易超出 25(不等式右式给的边界),笔画就缩水了。
话又说回来,这像不像旭日东升呢?
还是说象形字看起来比较有感觉?
x^4+y^4+100/(x^4+ (2y-2)^4+ (2y-1)^2) +100/(x^4+ (2y+2)^4+ (2y+1)^2)-1/((y+3)^4+ (x/15)^4)-1/((y+4)^4+ (x/15)^4)-1/((y+5)^4+ (x/15)^4)<25
抑或是 x=0 的截面比较有启发性?
(-50x+y^4+100/((2y-2)^4+ (2y-1)^2) +100/((2y+2)^4+
(2y+1)^2)-1/((y+3)^4)-1/((y+4)^4)-1/((y+5)^4))(-50x+25)=0
下一题:要怎么画出斜的笔画?毕竟调常数只会平移图形,调整系数顶多让矮胖的变瘦高的,那要怎么调整「角度」呢?
这就要用到所谓「线性变换」的概念了,例如将
-1/(4(x+4)^4+ ((y+1)/5)^4)<-100
套用变换「 x ⟼ x+y 、 y ⟼ x-y 」会得到
-1/(4(x+y+4)^4+ ((x-y+1)/5)^4)<-100
那么再下一个问题:要怎么画出弯的笔画?
这可是再多线性变换都做不到的事,穷途末路的我们回想起圆弧是弯的 (x-19)^2+ (y+12)^2=400 ,所以我们只要设定「到圆弧的距离够小」,或者说「到圆心的距离界在某两个数中间」就好了吧!((x-19)^2+ (y+12)^2-400)^2<100
不过等等,这笔一画下去可就是整个圆了,能不能只取其中一段呢?
我想只靠一个圆大概不够,那你有没有试第二个?
((x-4)^2+ (y+5)^2-13)((x-19)^2+ (y+12)^2-400)=0
也许设定「到两个圆的距离都够小」会有意外收获
((x-4)^2+ (y+5)^2-13)^2+ ((x-19)^2+ (y+12)^2-400)^2<100
唉呀,为了把这笔画整合到本来的图形里,我们需要把「够靠近零」的部分放到分母,变成一个「够大」的条件
-100/(((x-4)^2+ (y+5)^2-13)^2+ ((x-19)^2+ (y+12)^2-400)^2)<-1
(需要看看它的样子吗?我猜是不用。)
不过它其实还是有点脆弱,根据努力尝试的结果,我建议狠下心来将分子分母同时平方四次,这样该大的才会大 ,该小的才会小。
-100^16/(((x-4)^2+ (y+5)^2-13)^2+ ((x-19)^2+ (y+12)^2-400)^2)^16<-100
(这个图形和前一个一样吗?)(如果不,那它为什么和前一个那么像?)
最后将所有这些东西通通加在一起
x^4+y^4+100/(x^4+ (2y-2)^4+ (2y-1)^2) +100/(x^4+ (2y+2)^4+ (2y+1)^2)-1/((y+3)^4+ (x/15)^4)-1/((y+4)^4+ (x/15)^4)-1/((y+5)^4+ (x/15)^4)-1/(4(x+y+4)^4+ ((x-y+1)/5)^4)-100^16/(((x-4)^2+ (y+5)^2-13)^2+ ((x-19)^2+ (y+12)^2-400)^2)^16<25
就得到了:
至于红色的春联纸怎么画呢?我希望字出现在正中间,所以应该要有些平移,我希望它够尖,所以指数部分应该够大,我希望它是 45 度的,所以需要线性变换,就决定是你了 (x+y+2)^100+ (x-y-2)^100<7^100
这就是结果啦
最后,就来道规规矩矩的练习题让大家试试吧:
祝福各位新年快乐!
编按:如果以上这串你有看没有懂没关系,为了犒赏你能够阅读这篇文章到底,把以下式子贴入 google 搜索,会有意想不到的惊喜哦!
x^4+y^4+100/(x^4+ (2y-2)^4+ (2y-1)^2) +100/(x^4+ (2y+2)^4+ (2y+1)^2)-1/((y+3)^4+ (x/15)^4)-1/((y+4)^4+ (x/15)^4)-1/((y+5)^4+ (x/15)^4)-1/(4(x+y+4)^4+ ((x-y+1)/5)^4)-100^16/(((x-4)^2+ (y+5)^2-13)^2+ ((x-19)^2+ (y+12)^2-400)^2)^16-25
关于GrafEq
古董级函数作图软件—— GrafEq 。这个软件只有 2M 大小,它的功能就只有一个:作出形如 x2 + y2 = 1 的二元等式或者不等式的图像。令人惊叹的是,这个软件的图像绘制能力异常强大, Mathematica 等大型专业数学软件完全不是它的对手。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
指标体系是企业数字化分析、业务监控、经营决策的核心基础框架,是将零散数据转化为可衡量、可对比、可落地业务价值的关键体系。 ...
2026-10-08随着市场竞争日趋饱和,同质化低价竞争逐渐陷入内卷僵局,传统以价格、渠道、促销为核心的营销模式边际效益持续递减。在此背景下 ...
2026-10-08 很多数据分析师画过趋势图、做过业绩预测,但当被问到“这个月销售额增长20%,到底是长期趋势自然增长,还是促销活动的短期 ...
2026-10-08你有没有想过,手机里点外卖、刷社交软件、转一笔账,背后到底是谁在替你"记着账"? 答案其实很简单:数据库,以及跟它对话的那 ...
2026-10-07CDA数据分析师 出品 作者:李诗怡 一、数据分析四大思维 1. 对比思维:没有对比就没有分析 核心观点:单独一个数字没有意义,有 ...
2026-10-05Kimball 是方法,星型模型是它产出的形状。 很多人把"Kimball vs 星型模型"当成一道选择题——这本身就是个误会:Kimball 是动词 ...
2026-10-05写在开头 老板在微信上甩来一句: "帮我看下为什么销量跌了。" ” 你回工位,打开 SQL,开始写。查订单表、拉近三个月、按 ...
2026-10-03CDA数据分析师 出品 作者:李诗怡 1. 事实表 vs 维度表 对比维度 事实表 维度表 核心问题 记录“业务发生了什么事” 描述 ...
2026-10-02做数据聚合时,PySpark的groupBy()确实能完成统计,这也是它的本职工作。但它有一个根本性局限:每一组数据,最终只能返回一行 ...
2026-10-01热力地图是数据可视化中极具辨识度与实用性的空间分析图表,结合地理空间维度与数据密度特征,通过颜色深浅、色阶渐变直观展示数 ...
2026-09-30 很多数据分析师做过按月份的销售额趋势图,画过按天的流量折线图,但当被问到“时间序列和普通数据有什么本质区别”“季节性 ...
2026-09-30同样是“银行数据岗”,在国有大行总行数据中心、在一家城商行的零售部、在银行系金融科技子公司、在保险公司,工作内容、成长节 ...
2026-09-29在数据分析与统计学研究中,数据往往不是独立存在的,不同变量之间普遍存在相互关联、相互影响的关系。相关性统计分析是挖掘变量 ...
2026-09-29 导读:大多数人只把 dataclasses 当成偷懒工具,用来少写 __init__、__repr__ 这类魔法方法。但它的能力远不止于此。本文带 ...
2026-09-29 很多数据分析师能熟练地计算指标、搭建标签体系,但当被问到“画像到底在解决什么问题”“画像和标签是什么关系”“画像如何 ...
2026-09-29在MySQL数据库运维与业务开发中,行业普遍存在“数据达到千万级就必须分表”的说法。但在实际生产环境中,千万条数据并不是强制 ...
2026-09-28CDA数据分析师 出品 作者:李诗怡 1. 5W1H 分析法 定义:经典系统性思维框架,通过六个核心维度对问题进行全方位拆解与剖析,确 ...
2026-09-28 很多分析师在设计标签时思路清晰,但真到落地环节却面临“数据在手,不知如何转化为可用标签”的困境:或因加工方式选择不当 ...
2026-09-28CDA数据分析师 出品 作者:李诗怡 1. 用户标签体系 定义: 通过一系列高度精炼的特征标识,对用户属性、行为与偏好进行量化刻画 ...
2026-09-24Pandas是Python生态中用于表格数据处理的核心库,广泛应用于数据清洗、统计运算、报表输出、数据分析建模等场景。在处理极大数值 ...
2026-09-24